Nopeasti leviävä kuupöly saattaa hämärtää ihmisten Kuuhun suuntautuvien tehtävien tulevaisuutta

Ihmisten laskeutuminen Kuuhun on sotkuista – tämän oppitunnin Apollo-astronautit saivat kantapään kautta. Suuren avaruusaluksen laskeminen kuun pinnalle rakettimoottorin avulla synnyttää paljon nopeasti liikkuvaa pölyä, joka voi kulkeutua kauas ja laajalle ja joka voi törmätä ja jopa vahingoittaa avaruusaluksia kuussa ja sen ympäristössä. Joidenkin insinöörien mielestä tähän ongelmaan on puututtava nyt, varsinkin jos haluamme laskeutua Kuuhun useampien ihmisten kanssa seuraavan vuosikymmenen aikana.

Avaruusmatkailijat saavat kiittää Kuun ainutlaatuista ympäristöä tästä pölyisestä jälkivaikutuksesta. Kuun naapurimme on noin neljänneksen Maan kokoinen, ja sen painovoima on kuudesosa planeettamme painovoimasta. Sillä ei myöskään ole ilmakehää, joten pienet esineet voivat helposti purjehtia pinnalla jonkin aikaa ennen kuin ne laskeutuvat takaisin alas. Jos siis suunnataan rakettimoottori Kuuhun pitkäksi aikaa – mikä tyypillisesti on tarpeen, jos halutaan laskea jotakin alas pinnalle – se voi helposti kiihdyttää kuun lian tuhansien metrien sekuntinopeuteen ja lähettää sen satojen kilometrien päähän.

1960- ja 70-luvuilla tehdyt kouralliset Apollo-laskeutumiset eivät olleet tarpeeksi voimakkaita tai usein toistuvia aiheuttaakseen paniikkia tämän pölypölyn potkaisun vuoksi. Mutta nyt NASA haluaa palata Kuuhun, tällä kertaa jäädäkseen sinne. Ihmisten pitkäaikaisen läsnäolon ylläpitäminen Kuun pinnalla vaatii paljon laskeutumisia – ihmisten, rahdin, asuinympäristöjen ja muiden asioiden kuljettamiseksi Kuuhun. Ilman suurempia infrastruktuurimuutoksia tämä lisää mahdollisuutta, että Kuun ympärille nousee pölyä, joka voi vahingoittaa avaruusaluksia, historiallisia Apollo-kohteita tai jopa Kuun tukikohtaa, jonka NASA haluaa rakentaa ja ylläpitää. Se voisi myös johtaa jännitteisiin niiden valtioiden välillä, joilla on avaruusaluksia toistensa lähellä.

”Tämä voi aiheuttaa vakavia kansainvälisiä konflikteja”, sanoo Phil Metzger, Keski-Floridan yliopiston planetaarinen fyysikko, joka työskenteli aiemmin NASA:n palveluksessa tutkiessaan rakettien räjähdysten vaikutuksia planeettakappaleisiin.

Pöly Kuusta osoittautui melkoiseksi painajaiseksi Apollo-astronauttien kannalta. Ensinnäkin se tarttui kaikkeen. Astronautit saivat pölyä kaikkialle pukuihinsa, mikä huononsi materiaalia ajan myötä. Hiukkaset sotkivat myös monia astronauttien käyttämiä laitteita, kuten kameroita, jäähdyttimiä ja painikkeita. Kuun pinnalle laskeutumisen aikana puhallettu pöly vaikeutti astronauttien näkemistä, minne he olivat menossa. ”Luulen, että yksi Kuun pinnan tutkimisen hankalimmista ja rajoittavimmista puolista on pöly ja sen tarttuminen kaikkeen materiaaliin, olipa se sitten ihoa, pukumateriaalia, metallia tai mitä tahansa”, Apollo 17:n astronautti Gene Cernan sanoi tehtävän jälkeisessä debriefingissä vuonna 1973. Tämän lian kanssa selviytyminen tulee olemaan suuri vaiva tuleville kuututkimuslennoille – varsinkin jos sinne halutaan sijoittaa asuinalueita.

Jopa ennen kuin ihmiset astuvat ulos kuuhun laskeutumisaluksen ovesta, pölystä tulee ongelma, alkaen siitä hetkestä, kun laskeutumismoottori käynnistyy. Täällä maapallolla, jos osoittaisit rakettimoottorilla kasaan pölyä, soraa ja kiviä, planeettaamme ympäröivä paksu ilmakehä hidastaisi ensin pienempiä hiukkasia, kun taas suuremmat hiukkaset leikkaisivat tuulenvastuksen läpi ja kulkisivat suurimmat matkat. Kuussa tilanne on päinvastainen. Kuun pintaa ei ympäröi ilma, vaan ainoastaan tyhjiö. Joten jos joukko hiukkasia kiihdytettäisiin suuriin nopeuksiin, pienemmät hiukkaset kulkisivat nopeimmin ja suurimmat matkat, kun taas isommat kivet kaatuisivat pian Kuun heikon painovoiman vuoksi.

Juuri näin tapahtuu, kun käytetään rakettimoottoria laskeutumaan Kuun pinnalle. Apollo-operaatioista opittujen tietojen ansiosta insinöörit ovat havainneet, että suuri laskeutumisalusta, joka on suunnilleen Apollo-kuumoduulin kokoinen – ja joka kykenee sylkemään kaasua ulos noin 2400 metrin sekuntinopeudella – voi kiidättää kiviä ja soran kokoisia hiukkasia 10-100 metrin sekuntinopeudella, jolloin ne lähetetään valtavien etäisyyksien päähän (jopa kuuden jalkapallokentän päähän). Mutta hienojakoinen pöly ja hiekka voi kiihtyä jopa 1 000 metriin sekunnissa, jolloin ne sinkoutuvat satojen kilometrien päähän – tai jopa levittäytyvät koko Kuun alueelle.

Mikä tahansa koneisto, joka on näiden nopeiden hiukkasten tiellä, voi kärsiä vakavia räjähdyksiä tai vaurioita. ”Se voisi tuhota Kuun kiertoradalla olevan avaruusaluksen, jos se vain sattuu olemaan väärässä paikassa väärään aikaan”, Metzger sanoo. Apollo 12:n astronautit näkivät tämän vaikutuksen, kun he laskeutuivat Kuuhun marraskuussa 1969. He laskeutuivat tarkoituksella lähelle Surveyor 3 -nimistä robottiluotainta, jonka NASA oli laskenut Kuuhun vuonna 1967. Kun he ottivat luotaimen osia mukanaan takaisin Maahan, tutkijat havaitsivat, että Surveyor 3 oli läpikotaisin hiekkapuhallettu laskeutumisesta aiheutuneesta pölystä.

”Näemme, että kuun maaperän hiukkaset ovat tunkeutuneet syvälle pintaan kaikkialla Surveyorissa”, sanoo Metzger, joka johti tutkimusryhmää, joka tutki Apollo 12:lta palanneen Surveyor 3 -luotaimen osia. ”Näemme, että maali on halkeillut.”

Ongelma voi pahentua entisestään, kun NASA pyrkii lähettämään ihmisiä takaisin Kuuhun, sillä jotkin Blue Originin, Lockheed Martinin ja SpaceX:n kaltaisten yksityisten yritysten ehdottamista laskeutumisaluksista olisivat paljon suurempia kuin Apollo-laskeutumisalukset. Kun kaikki nämä laskeutumisalukset laskeutuvat Kuuhun, tuloksena on entistä enemmän pölyä ja suuria hiukkasia, jotka puhalletaan ulos nopeammin.

”Siitä tulee vielä pahempaa”, Metzger sanoo. ”Se tulee olemaan hiekan kokoista kamaa, joka puhalletaan kokonaan pois Kuusta Auringon kiertoradalle. Suuremmat hiukkaset, kuten sora, hajoavat pidemmälle.” Logistisesti tämä voi olla huono uutinen mahdollisille tuleville asuinalueille, joita NASA tai muut avaruusjärjestöt haluavat rakentaa Kuuhun. ”Jos laskeudutaan liian lähelle etuvartioasemaa, etuvartioasemaa voi ikään kuin paiskata soralla, joka kulkee luodin nopeudella”, Metzger sanoo.

Se on ongelma myös historian säilyttämisen kannalta. Avaruusarkeologit ovat kiinnostuneita pitämään Apollon laskeutumispaikat mahdollisimman koskemattomina, jotta niitä voitaisiin mahdollisesti tutkia tulevaisuudessa. ”Näistä varhaisista paikoista on vielä paljon arkeologista opittavaa”, New Mexicon valtionyliopiston avaruusarkeologi Beth O’Leary kertoo The Verge -lehdelle. O’Leary on esimerkiksi kiinnostunut mahdollisesti vertailemaan Kuuhun laskeutuneiden varhaisten neuvostoliittolaisten robottiavaruusalusten teknologiaa varhaisten amerikkalaisvalmisteisten avaruusalusten teknologiaan, mutta se voidaan tehdä vain, jos osat pysyvät samoina kuin ne olivat laskeutumisajankohtana 1960-luvulla.

”Sen voisi tehdä vain tarkastelemalla paikan artefakteja vuonna ,” O’Leary sanoo. ”Koska kun jotain viedään pois, sen voi tallentaa ja säilyttää museossa, mutta samalla viedään paikan eheys.”

Lisäksi O’Leary ei ole huolissaan vain laitteisto-artefakteista, vaan myös niistä piirteistä, jotka Apollo-astronautit jättivät jälkeensä maaperään – erityisesti heidän kuunjalanjälkensä. ”O’Leary sanoo, että kaikki kuussa olevat piirteet ovat vaarassa häiriintyä tuulen tai eroosiovoimien vaikutuksesta. ”Ja tapa, jolla avaruusalukset tulevaisuudessa laskeutuisivat tai mihin ne laskeutuisivat, hävittäisi nämä olennaisesti.”

Yksi keino säilyttää kaikki nämä ajoneuvot ja koneet on laskeutua riittävän kauas, jotta arvokkaat laitteistot säilyisivät ehjinä. Mutta tutkijat eivät tiedä parasta minimietäisyyttä. Vuonna 2011 Metzger ja tutkijaryhmä yrittivät laatia suuntaviivat sille, kuinka kauas Apollo-paikoista muiden yksiköiden tulisi laskeutua, jotta ne aiheuttaisivat mahdollisimman vähän vahinkoa. Ryhmä päätyi kahden kilometrin etäisyyteen, mutta Metzger sanoo, että luku on mielivaltainen – ei todellakaan ole olemassa pienintä turvallista etäisyyttä. Koska laskeutujilla on mahdollisuus levittää pölyä maailmanlaajuisesti, kaikki riippuu siitä, kuinka paljon vahinkoa pidetään ”hyväksyttävänä”. Kuurobotit kestävät jonkin verran pommitusta – itse asiassa Kuuhun putoaa koko ajan planeettojen välistä pölyä – mutta on epäselvää, milloin vahingoista tulee rasite.

”Jollain etäisyydellä aiheuttamasi vahingon määrä olisi mitättömän pieni verrattuna siihen, mitä luonto tekee”, Metzger sanoo. ”Mutta emme ole tarpeeksi älykkäitä selvittääksemme, mikä tämä etäisyys on.”

Vahinkoriskin pienentämiseksi Metzger sanoo, että NASA:n ja muiden Kuuhun suuntaavien kaupallisten yritysten on vakavasti harkittava laskeutumistyynyjen tekemistä Kuun pinnalle ennen kuin laskeutumisista tulee rutiinia. Mutta tähänkin ratkaisuun liittyy sudenkuoppia. Tehdasvalmisteisen metallisen laskeutumisalustan tuominen Kuun pinnalle vaatisi valtavia määriä polttoainetta ja valtavia rahasummia. Toinen vaihtoehto on käyttää mikroaaltoja tai muita lämmitettäviä työkaluja kuun maaperän sulattamiseksi tasaiseksi pinnaksi, mutta se vaatii kokeellista teknologiaa.

Loppujen lopuksi mikä tahansa laskeutumisalustavaihtoehto vaatii uutta kehittynyttä teknologiaa, ja se voi tehdä kuutehtävistä monimutkaisempia ja kalliimpia. Kun otetaan huomioon kuun paluulentojen jo nyt korkeat kustannukset, on hyvin mahdollista, että NASA ja muut kaupalliset yritykset jättävät tämän vaiheen väliin. Siksi Metzger väittää, että maiden on aika päästä jonkinlaiseen yhteisymmärrykseen siitä, että niiden kuualusten vahingoittuminen on hyvin todellinen mahdollisuus.

Yhdysvaltojen Apollo-kohteiden lisäksi Kiina ja Venäjä lähettivät molemmat robotteja Kuuhun, ja muut maat, mukaan lukien Intia ja Japani, ovat pudottaneet avaruusaluksia Kuun pinnalle. Nämä ajoneuvot tai niiden jäännökset saattavat olla tulilinjalla riippumatta siitä, mihin suuri ihmisen laskeutuja laskeutuu. ”Mielestäni tarvitsemme kansainvälisen sopimuksen, jossa sovimme kaikki yhdessä, että saamme hiekkapuhaltaa toistemme laitteistoja”, Metzger sanoo. ”Jos emme voi sopia siitä, se tarkoittaa, ettei kuuhun voi laskeutua tiettyihin paikkoihin. Ja se tarkoittaa, että maat voivat vaatia itselleen tehokkaita alueita.”

Yhdysvallat on vielä monien vuosien päässä siitä, että ihmiset matkustavat säännöllisesti Kuuhun ja sieltä pois, joten on vielä runsaasti aikaa miettiä asiaa ennen kuin kansainvälisiä jännitteitä syntyy. Mutta jos NASA ja yksityinen avaruusteollisuus ovat todella tosissaan menossa Kuuhun jäädäkseen, näiden organisaatioiden on tutustuttava hyvin Kuun pintaa peittäviin hiukkasiin. Nimittäin niiden ajoneuvot ruiskuttavat kuupölyä kaikkialle Kuuhun, halusivat ne sitä tai eivät.